关于自旋进动轴子实验的灵敏度

寻找轴子暗物质的一个主要方向是搜寻其对核自旋的影响。该探测方案涉及在强静磁场中极化核样品，然后寻找由振荡轴子场诱导的自旋进动。我们研究了在此类实验（一个突出例子是CASPEr）中出现的轴子信号和背景贡献，发现了与现有文献的关键差异。最重要的是，在材料的横向自旋弛豫时间是该问题最大时间尺度的极限下，我们表明诱导信号即使在轴子场的相干时间之后仍继续增长。结果，我们发现自旋进动仪器在相当大范围的轴子质量下比先前估计的灵敏度要高得多，在使用氙-129样品、轴子质量为100 neV时灵敏度提升高达100倍。这改善了QCD轴子的探测前景，我们估算了达到这一有动机目标所需的实验条件。我们的结果适用于轴子的电偶极矩和磁偶极矩算符。